海绵橡胶-9+10

1、海绵橡胶配方设计海绵橡胶配方设计1 1、简、简 介介 海绵橡胶海绵橡胶：海绵海绵状多孔结构的状多孔结构的硫化硫化橡胶，橡胶，可由生橡胶中加起泡剂（如可由生橡胶中加起泡剂（如碳酸铵、尿素等）或上浓缩的胶乳碳酸铵、尿素等）或上浓缩的胶乳经搅拌鼓入空气，再经硫化而成。经搅拌鼓入空气，再经硫化而成。海绵橡胶按孔眼的结构可分为：海绵橡胶按孔眼的结构可分为：开开孔孔、闭孔和、闭孔和混合孔混合孔三种三种。质质轻轻、柔柔软软、有弹性有弹性、不易不易传热传热，具有，具有防震防震、缓和冲击缓和冲击、绝热绝热、隔音隔音等作用等作用。1 1、简、简 介介广泛广泛用于用于汽车汽车、飞机飞机、化学化学、日用日用品品等工业

2、，用作等工业，用作保温保温、隔音隔音、防震防震材料，材料，以及以及座垫座垫、床垫床垫、医疗机械医疗机械、体育体育用品用品等等。1 1、简、简 介介1 1、简、简 介介制造海绵橡胶的要求：制造海绵橡胶的要求：胶料应有足够的可塑度：胶料应有足够的可塑度：胶料的胶料的可塑度可塑度与海绵橡胶的与海绵橡胶的密度密度、孔眼孔眼结构结构及及大小大小、起发倍率起发倍率等有密切关系，等有密切关系，料的威氏可塑度一般控制在料的威氏可塑度一般控制在 0.5 0.5 以上。以上。1 1、简、简 介介胶料应有足够的可塑度：胶料应有足够的可塑度： 因此要特别注意其生胶的因此要特别注意其生胶的塑炼塑炼，尤，尤其是天然橡胶，

3、应采用三段或者四其是天然橡胶，应采用三段或者四段塑炼，薄通次数多达段塑炼，薄通次数多达 4060 4060 次。次。1 1、简、简 介介配合剂，尤其是发泡剂分散要均匀：配合剂，尤其是发泡剂分散要均匀： 配合剂配合剂要要分散均匀分散均匀，不得有结团现，不得有结团现象，也不得混入杂质，否则会造成象，也不得混入杂质，否则会造成孔眼大小不均孔眼大小不均、鼓大泡鼓大泡现象。现象。配合剂，尤其是发泡剂分散要均匀：配合剂，尤其是发泡剂分散要均匀： 最好是先制成母胶，停放最好是先制成母胶，停放1 1天后过天后过滤，然后再加入发泡剂和硫化剂。滤，然后再加入发泡剂和硫化剂。全部混炼好的胶料，至少要停放全部混炼好的

4、胶料，至少要停放 27 27 天后才能使用，以利于配合剂天后才能使用，以利于配合剂的分散。的分散。发泡速率和硫化速率要相匹配发泡速率和硫化速率要相匹配：这：这是海绵橡胶生产中最为重要的技术。是海绵橡胶生产中最为重要的技术。胶料的传热性要好胶料的传热性要好，使内外泡孔均，使内外泡孔均匀、硫化程度一致。匀、硫化程度一致。发泡时发泡时胶料内部胶料内部产生的产生的压力压力要要大于大于外部压力外部压力。2 2、橡胶品种选择、橡胶品种选择 海绵橡胶的海绵橡胶的孔眼孔眼类型类型与与发泡剂发泡剂分解分解的气体的气体和和橡胶的透过性橡胶的透过性相关。相关。海绵橡胶按孔眼的结构可分为：海绵橡胶按孔眼的结构可分为：

5、 开孔开孔、闭孔闭孔和和混合孔混合孔三种。三种。气体在橡胶中的透过性系数气体在橡胶中的透过性系数 H H2 2、OO2 2和和COCO2 2的释放容易形成的释放容易形成开孔开孔，而而N N2 2的释出容易的释出容易形成形成闭孔闭孔。 透过透过性系数性系数数值数值大大者容易穿透胶膜者容易穿透胶膜逸逸出，也容易出，也容易形成形成开开孔孔。3 3、发泡剂、发泡剂 选用的发泡剂选用的发泡剂发气量大发气量大、膨胀力大膨胀力大，胶料的门尼粘度又低，则易形成开胶料的门尼粘度又低，则易形成开孔结构的海绵橡胶孔结构的海绵橡胶。 选择选择发泡剂时应该发泡剂时应该注意：注意： 分解分解温度温度 发气发气量量 分分解

6、吸解吸/ /放热量放热量 分解产物或者分解产物或者分解分解气体的异味、气体的异味、毒性毒性等等 混炼时的混炼时的分散性分散性 与生胶的与生胶的相容性相容性 与硫化体系的匹配与硫化体系的匹配性性 对制品的对制品的污染性污染性 操作操作安全及贮存稳定性安全及贮存稳定性 选择发泡剂时应该注意：选择发泡剂时应该注意： 发泡剂发泡剂种类：种类： 碳酸氢钠：碳酸氢钠：分解分解温度温度140140，理论，理论发气量发气量270mL/g270mL/g； 碳酸氢铵：碳酸氢铵：理论发气量理论发气量850 mL/g850 mL/g 无机发泡剂：无机发泡剂： 无机发泡剂：无机发泡剂：分解分解温度低温度低，在胶料，在胶

7、料尚未尚未呈现呈现硫化硫化活性时即已活性时即已开始发泡开始发泡；发气量大发气量大，气体渗透性大气体渗透性大，因此在，因此在发泡过程中发泡过程中孔腔尚未牢固孔腔尚未牢固的情况的情况下下即即会遭到破坏，只能制造会遭到破坏，只能制造孔眼粗大孔眼粗大的开孔结构海绵。的开孔结构海绵。ACAC：偶氮二甲酰胺，分解偶氮二甲酰胺，分解温度温度200200，它分解时放出它分解时放出N N2 2、COCO2 2和少量和少量的的NHNH3 3，理论理论发气量发气量250mL/g250mL/g； 发泡剂种类：发泡剂种类： 有机有机发泡剂：发泡剂：独立独立气泡多气泡多，且，且泡孔呈细微状泡孔呈细微状，从，从而使而使橡胶

8、橡胶表面状况良好表面状况良好。发气量大发气量大，可获得高倍率的产品，可获得高倍率的产品，发泡倍率发泡倍率随随用量用量的的增加增加而增加。而增加。 ACAC发泡剂特点：发泡剂特点：胶料中的胶料中的水分水分和停放时的潮气会和停放时的潮气会延迟延迟硫化速率硫化速率，其结果是，其结果是影响发泡倍率影响发泡倍率，因此必须防止胶料和配合剂受潮。因此必须防止胶料和配合剂受潮。热分解时热分解时会会释放释放氨气氨气，致使海绵，致使海绵收缩收缩率大率大。 ACAC发泡剂特点：发泡剂特点：HH： N,N-N,N-二亚硝基五亚甲基四胺，二亚硝基五亚甲基四胺，分解温度分解温度200200，加热分解成，加热分解成氮气氮气

9、而致孔，理论发气量而致孔，理论发气量250mL/g250mL/g，发气量大，鼓泡效率高发气量大，鼓泡效率高； 有机有机发泡剂：发泡剂： 特点特点与与尿素并用尿素并用，可生成有，可生成有硫化促进作硫化促进作用用的的副产物副产物六亚甲基四胺六亚甲基四胺而加快硫而加快硫化速率。化速率。热分解热分解时释放时释放氨氨，致使，致使海绵海绵收缩大收缩大。 特点特点分解分解时会生成时会生成毒性大毒性大的的甲醛甲醛和具有和具有强烈异味强烈异味的的六亚甲基四胺六亚甲基四胺。在在胶料中的胶料中的分散性分散性不如不如ACAC。OBSHOBSH： 4,4-4,4-氧代双苯磺酰肼氧代双苯磺酰肼，分解温度分解温度为为230

10、230，会分解释放，会分解释放出出N N2 2，发气量发气量125ml/g125ml/g，分解分解产产物物为为酸性物质酸性物质，焦烧速率快，交，焦烧速率快，交联密度联密度低。低。 有机有机发泡剂：发泡剂：OBSHOBSH与与 ACAC、H H 相比，相比，发气量发气量少少，发泡倍率低发泡倍率低，用量，用量再大也不再大也不能制得高发泡倍率的海绵橡胶。能制得高发泡倍率的海绵橡胶。无污染性无污染性，可制得，可制得白色白色海绵橡胶。海绵橡胶。有一定的有一定的吸湿性吸湿性，分散性差分散性差。 有机有机发泡剂：发泡剂：发泡剂倍率与发泡剂用量的关系发泡剂倍率与发泡剂用量的关系OBSHOBSHACAC、H H

11、4 4、硫化体系的选择、硫化体系的选择 设计海绵橡胶硫化体系的原则是，设计海绵橡胶硫化体系的原则是，使胶料的使胶料的硫化速度硫化速度与与发泡速度相发泡速度相匹匹配配，这这是胶料能否是胶料能否发泡发泡以及形成以及形成气气孔状态孔状态好坏好坏的关键的关键。硫化速度与海绵结构硫化速度与海绵结构硫化条件与硫化条件与状态状态海绵结构海绵结构发泡先于硫发泡先于硫化化（焦烧前焦烧前）此时胶料尚未开始交联，黏度很此时胶料尚未开始交联，黏度很低，低，气体容易跑掉气体容易跑掉，造成，造成发泡不发泡不足足和和表面不光滑表面不光滑，容易形成不均，容易形成不均匀的匀的大孔大孔及及表皮非常薄表皮非常薄的制品。的制品。发泡

12、先于硫发泡先于硫化（化（焦烧后，焦烧后，热硫化前期热硫化前期）胶料黏度仍较低，孔壁较弱，胶料黏度仍较低，孔壁较弱，容易形成容易形成开孔开孔，气泡不均匀气泡不均匀，表面粗糙表面粗糙硫化速度与海绵结构硫化速度与海绵结构硫化条件与硫化条件与状态状态海绵结构海绵结构发泡与硫化发泡与硫化同时进行同时进行胶料已经有足够的交联，黏度较胶料已经有足够的交联，黏度较高，孔壁较强，高，孔壁较强，开孔、闭孔搭配开孔、闭孔搭配较理想较理想，但，但实施困难实施困难发泡发泡后于后于硫化硫化交联过度，黏度太高，壁厚，交联过度，黏度太高，壁厚，易易变成闭孔变成闭孔，发泡不足，严重时不，发泡不足，严重时不能能发泡，生产发泡，生

13、产出的是出的是厚表皮厚表皮的的小小孔制品孔制品，硬度高、弹性，硬度高、弹性低，表面低，表面粗糙粗糙硫化速度与海绵结构硫化速度与海绵结构硫化条件与状态硫化条件与状态海绵结构海绵结构低温长时间硫化低温长时间硫化开孔多，表皮薄开孔多，表皮薄 高温短时间硫化高温短时间硫化闭孔多，表皮厚闭孔多，表皮厚欠硫欠硫发泡不均匀，物理性能差，发泡不均匀，物理性能差，易变形易变形最佳硫化最佳硫化发泡均匀，物理性能良好发泡均匀，物理性能良好过硫过硫发泡度降低，表面硬化或者发泡度降低，表面硬化或者软化软化控制控制海绵胶料在硫化仪的海绵胶料在硫化仪的 t t2020 时时开开始发泡始发泡，在，在 t t5050 时基本时

14、基本发泡完毕发泡完毕，可可减少减少海绵胶内部海绵胶内部气孔连通气孔连通、表面表面气孔气孔及及塌陷塌陷，而获得质优产品。，而获得质优产品。 硫化速度与海绵结构硫化速度与海绵结构一般海绵橡胶胶料的可塑度较大，一般海绵橡胶胶料的可塑度较大，不易不易焦烧，但焦烧，但有时也加入适量的有时也加入适量的防防焦剂焦剂，目的不是防止焦烧，而是调，目的不是防止焦烧，而是调节节发泡剂发泡剂的的分解速度和硫化速度分解速度和硫化速度，其用量一般为其用量一般为 0.10.5 0.10.5 份份，最高时，最高时可达可达 1 1 份。份。 增加增加硫磺硫磺用量，可用量，可增加增加橡胶分子橡胶分子链间的链间的交联键交联键数量，

15、数量，减弱长链分减弱长链分子的活动性子的活动性，有利于，有利于降低降低海绵橡海绵橡胶的胶的收缩率收缩率。4 4、硫化体系的选择、硫化体系的选择 利用利用天然橡胶天然橡胶制备制备拖鞋拖鞋海绵海绵底底时，时，配方中配方中硫磺硫磺的用量可确定为的用量可确定为 33.5 33.5 份，比一般天然橡胶制品份，比一般天然橡胶制品配方中的硫磺用量高配方中的硫磺用量高。4 4、硫化体系的选择、硫化体系的选择 当当天然橡胶天然橡胶与与顺丁橡胶顺丁橡胶并用时，随并用时，随着顺丁橡胶比例的增加，着顺丁橡胶比例的增加，硫磺用量硫磺用量应相应应相应减少减少，譬如掺用，譬如掺用 25% 25%顺丁橡顺丁橡胶时胶时，硫磺用

16、量可确定为，硫磺用量可确定为 22.5 22.5 份，份，此并用胶料中，硫磺用量过多会影此并用胶料中，硫磺用量过多会影响硫化胶的响硫化胶的强伸性能强伸性能和和屈挠性能屈挠性能。 促进剂促进剂的品种和用量决定了的品种和用量决定了硫化速度硫化速度与与发泡速度发泡速度的的匹配匹配情况情况。较好。较好的硫化的硫化状态是在状态是在胶料受热胶料受热开始开始发泡发泡阶段，阶段，促促进剂进剂不不显活性显活性，一经发泡一经发泡，促进剂促进剂迅迅速起作用速起作用 ，以防止以防止孔壁孔壁塌陷。塌陷。4 4、硫化体系的选择、硫化体系的选择 硬脂酸硬脂酸的使用对海绵橡胶是重要的使用对海绵橡胶是重要的，硬脂酸的，硬脂酸与

17、与氧化锌氧化锌相配合，在相配合，在橡胶中起橡胶中起硫化活性剂硫化活性剂的作用，影的作用，影响响着硫着硫化速度化速度；4 4、硫化体系的选择、硫化体系的选择 硬脂酸硬脂酸本身又是本身又是发泡剂发泡剂 H H、AC AC 等等的的发泡助剂发泡助剂，影响着发泡过程。，影响着发泡过程。 硬脂酸硬脂酸在海绵橡胶中有在海绵橡胶中有发散气体发散气体的的作用，使作用，使海绵胶易于得到海绵胶易于得到闭孔性闭孔性的的孔眼，硬脂酸孔眼，硬脂酸还是良好的还是良好的软化剂软化剂。硬脂酸硬脂酸在一般橡胶制品配方中用量在一般橡胶制品配方中用量为为 0.51.5 0.51.5 份份，而在，而在海绵胶料海绵胶料中通中通常使用量

18、都较高，以使硫化后常使用量都较高，以使硫化后海绵海绵制制品的品的柔软性好柔软性好，发泡均匀发泡均匀，为了，为了获得获得理想的综合性能，用量以理想的综合性能，用量以 3 3 份份为宜为宜。海绵橡胶对填充剂的海绵橡胶对填充剂的要求：要求：密度密度小小、分散好分散好，不会使胶料硬化不会使胶料硬化，能，能调节调节胶料的胶料的可塑度可塑度和和流动性流动性，以及以及有助于有助于海绵的海绵的发泡发泡。5 5、填充体系的选择、填充体系的选择一般一般地，各种地，各种填充剂填充剂对对发泡剂发泡剂的的分解分解温度温度和和分解速度无影响分解速度无影响，但对于海绵橡，但对于海绵橡胶的胶的强度强度、耐久性耐久性等性能的改

19、善、等性能的改善、加工加工性能性能的改善、的改善、微孔结构微孔结构的的分布分布是否均匀是否均匀以及以及成本成本等方面都是非常重要的等方面都是非常重要的。5 5、填充体系的选择、填充体系的选择填充剂填充剂的的分散性分散性很重要，其粒子的很重要，其粒子的均匀分散能促进均匀分散能促进孔坯孔坯的的形成形成，关系，关系到发泡的到发泡的均匀性均匀性及制品的及制品的表面表面外观，外观，分散好的分散好的填充剂有填充剂有半补强炭黑半补强炭黑、易易混炭黑混炭黑、轻质碳酸钙轻质碳酸钙等等。5 5、填充体系的选择、填充体系的选择白炭黑白炭黑、陶土陶土等填料，其等填料，其密度大密度大，不利于获取不利于获取低密度低密度制

20、品制品，且对，且对 ACAC、H H 等等发泡剂有发泡剂有吸附吸附作用，最好作用，最好采用采用几种几种填充剂填充剂并用并用。5 5、填充体系的选择、填充体系的选择软化剂：软化剂：可可赋予生胶赋予生胶可塑性可塑性，由此，由此来改善配合剂的来改善配合剂的分散性分散性、混炼胶的、混炼胶的加工性加工性和和成型性成型性，还有调节，还有调节海绵橡海绵橡胶胶制品制品硬度硬度的作用。的作用。6 6、软化剂的选择、软化剂的选择对软化剂对软化剂品种品种的选择和的选择和用量用量要适宜，要适宜，并注意与橡胶的并注意与橡胶的相容性相容性和和对对硫化硫化过过程程无不利影响无不利影响。要求要求发泡倍率大发泡倍率大的海绵橡胶

21、，一般的海绵橡胶，一般最好选择最好选择软质胶料软质胶料，软化剂配合量软化剂配合量大，大，一般一般为为 10301030 份。份。常用常用的的软化剂有软化剂有变压器油变压器油、机油机油、凡士林凡士林、环烷油环烷油、石蜡油石蜡油、氧化石氧化石蜡蜡、油膏油膏和和有机酯类有机酯类等等。6 6、软化剂的选择、软化剂的选择海绵橡胶是海绵橡胶是多孔结构多孔结构，表面积大表面积大，与空气接触面积大，更易受氧的破与空气接触面积大，更易受氧的破坏而坏而老化老化，所以对海绵配方中，所以对海绵配方中防老防老剂剂品种和用量应慎重选择品种和用量应慎重选择。7 7、防护体系的选择、防护体系的选择其其选取用选取用原则：既要原

22、则：既要有有良好良好的的防老防老效果效果，又，又对发泡无不利对发泡无不利影响。影响。用量用量比比一般实心一般实心橡胶制品橡胶制品多，多，黑色黑色海绵橡胶多用海绵橡胶多用 D D、40104010；浅色浅色海绵海绵多用多用 22462246、MBMB、DODDOD 等。等。7 7、防护体系的选择、防护体系的选择石蜡：石蜡：作为作为物理防老剂物理防老剂，在海绵制，在海绵制品中应用十分重要，通常海绵配方品中应用十分重要，通常海绵配方中石蜡用量比较大，随着石蜡中石蜡用量比较大，随着石蜡用量用量的的增加，海绵增加，海绵发泡比较均匀发泡比较均匀，弹性弹性也较好也较好。7 7、防护体系的选择、防护体系的选择

23、一般一般的橡胶制品石蜡用量为的橡胶制品石蜡用量为 0.51 0.51 份份，海绵橡胶海绵橡胶中用量可达中用量可达 5 5份份。但。但在海绵胶料中过多的石蜡会导致制在海绵胶料中过多的石蜡会导致制品品收缩率收缩率增大增大。7 7、防护体系的选择、防护体系的选择海绵橡胶海绵橡胶工艺条件范围很工艺条件范围很窄窄，所以所以其工艺条件的控制往往比选用原材其工艺条件的控制往往比选用原材料更料更困难。困难。8 8、海绵橡胶加工方法、海绵橡胶加工方法1. 1. 塑塑炼炼通过通过机械力机械力、热、热、氧氧或加入某些或加入某些化化学物质学物质等方式，使橡胶由等方式，使橡胶由强韧强韧的的高高弹态弹态转变为转变为柔软柔

24、软的的塑性态塑性态的过程的过程。8 8、海绵橡胶加工方法、海绵橡胶加工方法1. 1. 塑塑炼炼天然橡胶天然橡胶必须塑炼，塑炼胶必须塑炼，塑炼胶可塑度可塑度必须保持在威氏必须保持在威氏 0.56 0.56 以上以上，这主，这主要基于以下几点考虑要基于以下几点考虑：8 8、海绵橡胶加工方法、海绵橡胶加工方法便于便于混炼混炼，便于配合剂特别是，便于配合剂特别是发发泡剂泡剂很好地很好地分分散，使发泡均匀；散，使发泡均匀；便于发泡便于发泡；减少减少硫化胶收缩性硫化胶收缩性。8 8、海绵橡胶加工方法、海绵橡胶加工方法2. 2. 混炼混炼胶的胶的熟化熟化混炼混炼：通过通过适当的适当的加工加工将将配合剂配合剂

25、与与生胶生胶均匀混合在一起，制成均匀混合在一起，制成质量均质量均一的混合物一的混合物，完成这一加工操作的，完成这一加工操作的工艺过程工艺过程称为称为混炼混炼。8 8、海绵橡胶加工方法、海绵橡胶加工方法2. 2. 混炼混炼胶的胶的熟化熟化制造制造海绵橡胶的海绵橡胶的技术关键技术关键就是就是混炼混炼胶的熟化胶的熟化，即混炼后混炼胶的，即混炼后混炼胶的停放停放。8 8、海绵橡胶加工方法、海绵橡胶加工方法通过通过熟化熟化，可，可缓和混炼胶缓和混炼胶在在加工加工过过程中产生的程中产生的残余变形残余变形，增进配合剂增进配合剂的的溶解溶解和和迁移稳定性迁移稳定性，使其物理性，使其物理性能、加工性能得到改善，

26、对能、加工性能得到改善，对产品的产品的尺寸稳定性尺寸稳定性、表皮光滑度表皮光滑度、气泡均气泡均匀度匀度都有很大影响都有很大影响。一般熟化条件一般熟化条件为为（20302030）1 1d d 以上，熟化效果可以以上，熟化效果可以用用配合剂分配合剂分散散是否均匀，是否均匀，混炼胶混炼胶的的永久变形永久变形是是否否消除消除和和稳定稳定来判断来判断。2. 2. 混炼胶的熟化混炼胶的熟化通过通过配合特定的配合特定的硫化促进剂硫化促进剂二二硫代硫代四（四（2-2-乙基己乙基己基）基） 秋兰姆秋兰姆 ，可以，可以省去省去混炼胶的混炼胶的熟化工序熟化工序，也能制得，也能制得相对密度稳定相对密度稳定的海绵橡胶。

27、的海绵橡胶。2. 2. 混炼胶的熟化混炼胶的熟化海绵海绵橡胶制造过程中最重要的工序橡胶制造过程中最重要的工序之一，就是之一，就是想方设法想方设法提高发泡剂的分提高发泡剂的分散散均匀性，均匀性，可可采用采用先加发泡剂先加发泡剂的方法的方法提高其分散性。提高其分散性。3. 3. 发泡剂的分散性发泡剂的分散性8 8、海绵橡胶加工方法、海绵橡胶加工方法4. 4. 硫硫化化从从综合性能来看，综合性能来看，硫硫化温度化温度以以 150150160160为宜，为宜，温度高温度高虽然虽然有利于提有利于提高发泡率高发泡率，但，但硫化硫化加快加快，制造，制造厚制厚制品品时时不利于不利于控制控制硫化硫化的的均匀均匀程度程度。随着随着硫化时间硫化时间的的延长延长（即胶料的硫（即胶料的硫化程度增大），化程度增大），制品密度增大制品密度增大，这，这是因为随着硫化程度的加大，是因为随着硫化程度的加大，胶料胶料的的模量增大模量增大。8 8、海绵橡胶加工方法、海绵橡胶加工方法4. 4. 硫硫化化综合综合发泡效果，一次硫化时间以发泡效果，一次硫化时间以 1 1216min 216min 为宜为宜，此时的，此时的硫化程度硫化程度在在 50%50%左右左